JPS5921273A - リニアモ−タ - Google Patents

リニアモ−タ

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Publication number
JPS5921273A
JPS5921273A JP13067282A JP13067282A JPS5921273A JP S5921273 A JPS5921273 A JP S5921273A JP 13067282 A JP13067282 A JP 13067282A JP 13067282 A JP13067282 A JP 13067282A JP S5921273 A JPS5921273 A JP S5921273A
Authority
JP
Japan
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field
legs
magnetic pole
pole teeth
magnetic flux
Prior art date
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Pending
Application number
JP13067282A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriaki Wakabayashi
若林 則章
Hiromi Onodera
博美 小野寺
Kiichiro Yamada
喜一郎 山田
Taiji Sugizaki
杉崎 泰司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to EP83302275A priority patent/EP0093547B1/en
Priority to DE8383302275T priority patent/DE3366213D1/de
Publication of JPS5921273A publication Critical patent/JPS5921273A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は第1の駆動手段と第2の駆動手段が相対的に直
線移動するリニアモータに関するものである。
本発明は更に詳しく述べると、通常は可動子となる第1
の駆動手段に、ピッチPの複数の磁極歯を形成した少く
ともそれぞれ3個以上の界磁脚を持った一対の鉄心と、
この一対の鉄心にバイアス磁束を供給する永久磁石の如
きバイアス磁束供給手段、界磁脚を励磁するための複数
の駆動巻線とを含み、更に通常は固定子走行路となる第
2の駆動手段に、上記と同様のピッチPの磁極歯列を相
対移動方向に沿って設けたリニアモータに関するもので
ある。
第1図は従来のリニアモータの一例を示す構成図で、(
A)は縦断面図、(B)は(A)のC−C線断面図、(
C)は(A)のA−A線断面図、(D)はB−B線断面
図である。第1図において、1は磁性材で構成された走
行路、2はこの走行路に僅かな空隙を介して対向する可
動子で、この例では3相のリニアモータを示している。
可動子2は、それぞれ3個の界磁脚211.212,2
13,221.222、223をもった一対の鉄心21
.22と、この一対の鉄心21.22の間に介在されて
上記の僅かな空隙にバイアス磁束を供給する役目をもつ
永久磁石20および一対の鉄心21.22の互に隣り合
う界磁脚211,221と212,222と213.2
23にまたがって巻回された3個の励磁巻線31,32
.33で構成虐れている。また、各界磁脚の走行路1に
面した端部には、走行路1に設けた歯のピッチPと同一
ピッチの3個の磁極歯a、b、cが設けられている。こ
こで鉄心21、22の各界磁脚のうも同一鉄心に設けら
れた211、212.213(221,222,223
)の磁極歯位相は互いに(N±n/m )P〔ただし、
Nは整数、mはリニアモータの相数、nはm>nなる整
数で、この例では(15+1/3)P〕ずれて配置され
、また、第1図(C)に示す様に鉄心21と22の互に
隣り合う各界磁脚に設けた磁極歯どうしは同一位相であ
る。走行路1は、第1図(D)に示す様に可動子2の鉄
心21.22に設けた磁極歯と同一ピッチPの磁極歯列
11.12を有し、磁極歯列11と磁極歯列12は前記
可動子2の移動方向に1/2Pだけ位相をずらせて配列
している。
このように構成した装置において、前記永久磁石20は
第1図(B)に示すような方向に着磁されており、この
永久磁石20の発生する磁束は、鉄心21の各界磁脚2
11.212,213を通り磁極歯a、b、cから僅か
な空隙を介して対向する走行路1の磁極歯列11を通り
磁極歯列12から僅かな空隙を昇して鉄心22の各磁極
歯、各界磁脚221.222.221を逼って永久磁石
20に戻る。つまり前記可動子2の磁極歯と走行路1の
磁極歯との間の空隙にバイアス磁束が存在しているわけ
である。いま、前部励磁巻線31に励磁電流を流すと、
この励磁、電流による磁束が前記バイアス磁束に重畳す
る。いま、鉄心21側の界磁脚211と走行路1との間
の磁束が増加する方向に励磁巻線31に励磁電流を流す
と、鉄心22側の界磁脚221と走行路1との間の磁束
は減少する。この結果、可動子2の界磁脚211と走行
路1とが互いに引き合い、その空隙のレラクタンスが最
も小さくなる第1図(A)に示す位置へ可動子2は移動
しようとする。
次に励磁巻線32に励磁電流を鉄心21側の界磁脚21
2と走行路10間の磁束カモ増大する方向に流すと両者
は互に引き合うので可動子2.は右側に移動するここで
可動子2の移動量は、界磁、脚211の磁極歯a、b、
cと界磁脚212の磁極歯a,b,cとの間の位相が1
/3Pずれているので、以下、同様にして、励磁巻線3
3.31.32、33、・・・・・・と順次励磁電流を
流せば、可動子は1/3Pを最小移動量として右側に順
次移動する。また、励磁巻線33.32.31の順で励
磁電流を流せば可動子2は左側に移動する。
一方、励磁巻線31,32,3..3に流す励磁電流の
流れ方向を前記の場合と逆にすると、第1図(B)にお
いて界磁脚221と走行路1との間の磁束が増大し、両
者間で引き合うこととなる。したが、って、励磁巻線3
2、33、31、・・・に前記の場合と逆の方向に順次
励磁電流を流せば、同様に可動子2は1/3Pを最小移
動量として右側に移動する。また、励磁巻線33,32
,31.・・・・・・の順に前記の場合とは逆方向の電
流を流せば、可動子2は1/3Pを最小移動量として左
側に移動する。
ここで、走行路1の磁極歯列11と12とは1/2Pだ
け歯の位相がずれて形成されているので、励磁巻線に流
す励磁電流の流れ方向を正方向とした場合と負方向(逆
方向)とした場合とでは、可動子2の停止位置は互いに
重なることはなく、1/6Pだけずれることになる。つ
まり励磁巻線31,32、33に流す励磁電流の切り換
えと、その励磁電流の流す方向を変えて順次励磁巻線を
励磁していくことにより、最小移動量1/6Pで可動子
2が移動する。また、上記説明において単相励磁でのみ
説明してきたが、多相励磁にすることで、推力を増大さ
せることができる。
また上記説明では歩進移動を前提としているが、位置検
出器を設けて無接点給電手段によって順次励磁電流を自
動的に切換えてやれは歩進的ではなく連続移動を実現す
ることができる。
さて、このようなリニアモータにおいて各界磁脚で発生
する移動の推力は実際はかなり不均一である。その最大
の理由は、各界磁脚を通るバイアス磁束の量が大きく異
るためである。この異りは磁気的な非対称性に起因し、
その大部分は漏洩磁束によるものである。第2図は第1
図に示す従来例の漏洩磁束を説明するための可動子2の
斜視図である。図中点線で描いた半円筒部分81.82
は一対の鉄心21.22の両側でバイアス磁束力が漏洩
する漏洩磁路を示す。このような漏洩磁路の存在は、各
界磁脚を通過するバイアス磁束の大きさを不均一にする
。即ち中央の界磁脚212、222を通過するバイアス
磁束に比べ、その外側の界磁脚211.221.213
,223を通過するバイアス磁束は小さくなる。) 更に付言すれば、励磁巻線によって発生する磁束も各界
磁脚によって異なる。これは主として鉄心の磁路の長さ
による磁気抵抗の差に起因する。
例えば鉄心21について言えば、その中央の界磁脚21
2に巻回された励磁巻線32による磁束は。
その両側の界磁脚211,213に分かれてひとまわり
するが、外側の例えは界磁脚211に巻回された励磁巻
線31による磁束は、その隣りの界磁脚212及び、そ
の更に隣りの界磁脚213に分かれてひとまわりするの
で、僅かに後者の力が鉄心の磁路が長く、ほんの僅かで
はあるが、中央部と界磁脚の磁束より、外側の界磁脚の
磁束の方が小さくなる傾向がみられる。
さて各界磁脚による推力の不均一性は、これらバイアス
磁束と、励磁巻線による磁束との2つの不均一性に主と
して依存することが明白になってきている。励磁巻線に
よる磁束の不均一性は鉄心の磁気抵抗を低くするよう配
慮することでほとんど無視できるが、バイアス磁束の不
均一性は相当大きく、結果的には、従来例のようなリニ
アモータでは推力のむらが大きかった。
本発明はそのような欠点を完全に除去するものであり、
以下に図面を参照して説明する。
第3図は本発明のリニアモータの一実施例で、時に可動
子を磁極南面からみた図面である。この図面は従来例の
第1図の(C)と基本的には対応されるものであり、図
中の40はバイアス磁束用の永久磁石、41.42は一
対の鉄心、411、412、413および421.42
2,423はそれぞれ上記鉄心41.42に設けられた
磁極歯をもつ界磁脚、51.52.53はそれぞれ3個
の励磁巻線である。矢印54は可動子の移動方向を示す
この図面から明らかなように、中央部の界磁脚412又
は422よりもその外側の界磁脚411、413あるい
は421.423の方が、その磁極歯部の面積が広くな
っている。この場合、具体的にはその磁極歯数を中央部
の界磁脚より外側の界磁脚の方を多くすることで結果的
に磁極歯部の面積を広くしている。
このように構成すれば、外側の界磁脚はその磁極歯と走
行路の磁極歯列との対向面積が広くなり、空隙の磁気抵
抗が小さくなり、バイアス磁束を多く誘導出来るように
なり、漏洩外を補うことが可能となるため、結果的に均
一な推力を実現することができるようになる。
第3図の実施例にとどまらず一対の鉄心のそれぞれに4
個、5個というように数多くの界磁脚を含む場合につい
ても、一番外側の界磁脚の磁極歯部の面積を最も広くと
れば良い。
但し、この方法は磁極歯部の面積を磁極歯の数で調整す
る方法であるので面積は歯ピッチPの整数倍となり、厳
密には推力を揃えるといつ点ではやや難点がある。
第4図はこの点をより一層改善した本発明の更に別の実
施例であり、特に可動子を磁極画面からみた図面である
。図中、60はバイアス磁束用の永久磁石、61.62
は一対の鉄心、611、612.613及び621.6
22,623はそれぞれ上記鉄心に設けられた磁極歯を
持つ界磁脚、71.72.73はそれぞれ3個の励磁巻
線である。矢印74は可動子の移動方向を示す。
この図面から明らかなように、中央部に配置された界磁
脚612.又は622よりも、その外側に配置された界
磁脚611,613あるいは621、623の方がその
磁極歯部の面積が広くなっている。この場合、具体的に
はその磁極歯の歯の幅が中央部の界磁脚より、外側の界
磁脚の方を広くしており、磁極歯の数は各磁脚でそれぞ
れ等しくしている。このように構成することによっても
、外側の界磁脚のバイアス磁束の低下を防止することが
でき、均一な推力を実現することができる。特に本実施
例にお伝て磁極歯部の面積は、その歯幅によって調節で
きるので、第3図の実施例とは異って調節の自由度が高
く、かなり厳密に各界磁脚の推力を均一に揃えることが
できるという非常にすぐれた特長をもっている。なお、
言うまでもないことであるが、本実施例の場合の走行路
には磁極歯列は通常3列必要である。
以上説明したように本発明は各界磁脚によって発生する
移動推力の不均一性を低減させるのに極めて顕著な効果
を有するすぐれたものであり、その結果、なめらかな品
位の高いリニアモータを実現し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)、(B)、(C)、(D)は従来のリニア
モータの一例を示す要部断面図、第2図は従来のリニア
モータの漏洩磁束を説明するための可動子の斜視図、第
3図および第4図はいずれも本発明のリニアモータの実
施例における可動子を磁極歯面からみた図である。 40.60・・・・永久磁石、41,42,61、62
・・・・・一対の鉄心、211.212.213、22
1.222.223.411.412,413、421
.422,423,611.612,613、621.
622.623・・・・・界磁脚、51,52、53.
71.72.73・・・・・・励磁巻線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第 212Q

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ピッチがPの複数の磁極歯を形成した少くともそ
    れぞれ3個以上の界磁脚をもつ一対の鉄心、この一対の
    鉄心にバイアス磁束を供給するバイアス磁束供給手段お
    よび前記界磁脚を励磁するための複数の駆動巻線を含め
    てなる第1の駆動手段と、この第1の駆動手段と僅かな
    空隙を維持しつつ相対的に移動するピッチがPの磁極歯
    列をその移動方向に沿って設けた第2の駆動手段を具備
    し、かつ、前記第1の駆動手段の同一の鉄心に設けられ
    た3個以上の界磁脚の磁極歯の形成面の面積は、外側に
    配置されるものが内側に配置されるものよりも大きくな
    るように構成したことを特徴とするリニアモータ。
  2. (2)第1の駆動手段の同一の鉄心に設けられた3個以
    上の界磁脚にそれぞれ形成された磁極歯の幅は、外側に
    配置されるものが内側に配置される界磁脚より広くなる
    ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第(1
    )項記載のリニアモータ。
JP13067282A 1982-04-21 1982-07-26 リニアモ−タ Pending JPS5921273A (ja)

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US06/486,965 US4504750A (en) 1982-04-21 1983-04-20 Linear motor
EP83302275A EP0093547B1 (en) 1982-04-21 1983-04-21 Linear motor
DE8383302275T DE3366213D1 (en) 1982-04-21 1983-04-21 Linear motor

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